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第一章 概论1

1.1 系统与模型1

1.1.1 系统1

1.1.2 模型4

1.2 系统仿真6

1.2.1 定义6

1.2.2 系统仿真的作用7

1.3 系统仿真的分类8

1.3.1 根据计算机分类8

1.3.2 根据仿真时钟与实际时钟的比例关系分类9

1.3.3 根据仿真系统的结构和实现手段不同分类9

1.4.1 仿真的工作流程10

1.4 系统仿真的工作流程和基本概念框架10

1.3.4 根据虚实结合的程序分类10

1.4.2 现代仿真的基本框架11

1.5 仿真算法和仿真软件13

1.5.1 仿真算法13

1.5.2 仿真软件13

1.6 系统仿真技术研究和应用的趋势14

1.6.1 系统仿真技术的发展14

1.6.2 系统仿真技术应用的发展18

参考文献20

第二章 系统的数学模型21

2.1 连续系统的数学模型21

2.1.1 常用的数学模型21

2.1.2 数学模型之间的转换22

2.1.3 系统状态初始值设置32

2.2 离散时间系统的数学模型34

2.2.1 常用的数学模型34

2.2.2 连续系统的离散化35

2.2.3 采样数据系统的数学模型41

思考题43

参考文献44

第三章 连续系统的数字仿真45

3.1 数值积分法45

3.1.1 几种常用的积分法45

3.1.2 变步长法50

3.1.3 算法误差和稳定性问题52

3.1.4 算法的比较和选择54

3.1.5 病态系统的仿真方法55

3.2 离散相似法57

3.2.1 典型环节的离散相似模型57

3.2.2 面向结构图的离散相似法60

3.3 间断非线性系统的数字仿真算法61

3.3.1 平均值法63

3.3.2 条件函数求零算法64

3.3.3 间断点估计法68

3.4 分布参数系统仿真算法68

3.4.1 差分解法68

3.4.2 线上求解法71

3.5.2 用SIMULINK仿真模型73

3.5.1 基本功能73

3.5 控制系统仿真工具SIMULINK73

3.5.3 SIMULINK仿真举例80

思考题83

参考文献84

第四章 离散事件系统仿真85

4.1 离散事件系统与模型85

4.1.1 描述离散事件系统的基本要素86

4.1.2 离散事件系统模型86

4.2 随机数和随机变量的产生89

4.2.1 随机数的产生89

4.2.2 连续随机变量的产生90

4.2.3 离散随机变量的产生94

4.3.1 离散事件系统仿真模型95

4.3 离散事件系统的仿真模型和仿真策略95

4.3.2 离散事件系统仿真策略98

4.4 排队系统仿真100

4.4.1 排队系统的组成100

4.4.2 到达模式100

4.4.3 服务机构101

4.4.4 排队规则101

4.4.5 排队模型的分类和系统的主要统计性能102

4.4.6 单服务台排队系统仿真103

4.5 随机库存仿真104

4.5.1 库存系统简介104

4.5.2 确定性库存系统105

4.5.3 随机库存系统107

4.5.4 库存系统的仿真108

4.6 决策系统仿真109

4.6.1 离散事件决策系统的组成与分类109

4.6.2 决策系统的特点110

4.6.3 离散事件决策系统仿真建模的研究内容110

4.6.4 决策者决策的数学模型框架111

4.6.5 多人决策模型框架112

4.6.6 决策建模方法的应用实例112

4.7 Petri模型116

4.7.1 Petri网图116

4.7.2 事件逻辑关系的网图119

4.7.3 Petri网仿真120

4.8 离散事件系统的形式化121

4.9 离散事件系统仿真语言123

思考题126

参考文献127

第五章 面向对象的仿真128

5.1 面向对象的技术128

5.1.1 面向对象的基本概念和特征128

5.1.2 面向对象的分析(OOA)133

5.1.3 面向对象的设计(OOD)136

5.1.4 面向对象的程序设计(OOPD)138

5.2 面向对象的仿真140

5.2.1 面向对象的仿真的优点140

5.2.2 面向对象方法在仿真中的应用141

5.3.1 面向对象仿真的设计语言142

5.3 面向对象仿真的设计语言和软件142

5.3.2 UML统一建模语言和Rational Rose软件145

5.4 面向对象的系统仿真应用举例151

5.4.1 面向对象的离散事件系统仿真应用151

5.4.2 面向对象的复杂系统仿真应用——鱼雷武器系统仿真软件设计153

参考文献166

第六章 分布交互仿真167

6.1 引言167

6.2 DIS系统的设计原则与关键技术168

6.2.1 设计原则168

6.2.2 关键技术169

6.3 DIS系统体系结构170

6.3.1 DIS中的仿真节点170

6.3.2 网络接口单元(NIU)171

6.3.3 DIS系统组成172

6.4 DIS标准174

6.4.1 标准分类174

6.4.2 PDU的类型、结构组成和格式设计175

6.4.3 通信层及应用层的标准化176

6.4.4 通信体系结构标准177

6.5 DIS时空一致性178

6.5.1 形成时空不一致的原因178

6.5.2 保证时空一致性的途径179

6.6 DR技术181

6.6.1 DR技术的基本思路182

6.6.2 DR模型和算法182

6.6.3 DR技术的实现方法183

6.7 计算机生成兵力(CGF)184

6.7.1 CGF简介184

6.7.2 目前CGF研究的特点和主要关键技术185

6.7.3 CGF系统举例185

6.8 DIS系统管理技术186

6.8.1 DIS系统管理186

6.8.2 分布式数据库技术188

6.9 高层体系结构(HLA)仿真技术189

6.9.1 HLA产生的背景189

6.9.2 HLA的组成和功能190

6.9.3 HLA和DIS的主要区别192

6.10.1 分布交互仿真系统的需求设计193

6.10 分布交互仿真应用实例193

6.10.2 系统软件结构组成和开发环境194

6.10.3 系统中采用的仿真策略194

参考文献198

第七章 可视化、多媒体、虚拟现实仿真200

7.1 概述200

7.1.1 科学计算可视化及可视化仿真200

7.1.2 多媒体仿真204

7.1.3 虚拟现实技术及其系统组成207

7.2 多媒体图形仿真技术209

7.2.1 OpenGL引言210

7.2.2 OpenGL的基本操作过程210

7.2.3 OpenGL的图形变换和图像处理211

7.2.4 基于OpenGL的三维图形建模方法研究214

7.3 武器系统多媒体仿真技术应用219

7.3.1 基于OpenGL的鱼雷雷体三维建模219

7.3.2 基于3DSMAX的三维物体建模225

7.3.3 仿真演示系统的总体结构框架及多媒体功能的实现228

7.3.4 提高场景渲染速度的几种方法231

7.3.5 仿真过程中的多媒体人机交互技术233

7.4 虚拟现实仿真技术的应用234

7.4.1 虚拟现实技术的主要研究内容234

7.4.2 分布式虚拟现实237

7.4.3 虚拟现实仿真技术的应用238

参考文献241

8.1.1 VVA的基本概念242

8.1 VVA技术242

第八章 建模与仿真VVA技术242

8.1.2 VVA过程244

8.2 模型校核246

8.2.1 系统仿真误差源校核246

8.2.2 程序校核247

8.3 模型验证249

8.3.1 置信区间法250

8.3.2 假设检验法254

8.3.3 动态关联分析法256

8.3.4 谱分析法258

8.4 系统仿真结果统计分析259

8.4.1 蒙特卡洛法259

8.4.2 CADET法261

8.5 鱼雷系统仿真精度和置信度分析方法应用实例264

8.5.1 用CADET法进行鱼雷半实物仿真精度统计分析264

8.5.2 用灰关联度、TIC和谱分析法进行鱼雷系统模型验证266

参考文献268

第九章 制导控制系统的仿真269

9.1 鱼雷制导控制系统的基本概念269

9.1.1 制导系统和控制系统269

9.1.2 制导控制系统设计方法与仿真应用270

9.1.3 鱼雷制导控制系统仿真的特点271

9.1.4 制导控制系统仿真试验内容272

9.2 制导控制系统的数学仿真272

9.2.1 数学模型273

9.2.2 仿真模型276

9.2.3 鱼雷控制系统的数学仿真278

9.2.4 鱼雷制导控制系统全弹道仿真284

9.3 制导控制系统的半实物仿真286

9.3.1 系统的组成与主要技术要求286

9.3.2 专用仿真软件296

9.3.3 控制系统半实物仿真应用的实例298

9.3.4 基于实时网络的分布式半实物仿真系统303

9.4 鱼雷武器系统仿真技术的发展305

9.4.1 战术运用仿真305

9.4.2 指挥控制系统仿真306

参考文献306

附录 鱼雷控制系统数学仿真程序307